Курсовая. Реферат Изменения свойств смазки и антифрикционных свойств подшипников скольжения в эксплуатации
 Скачать 1.75 Mb.
|
|
ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра металлургического оборудования РЕФЕРАТ «Изменения свойств смазки и антифрикционных свойств подшипников скольжения в эксплуатации» Общие сведения Конструктивное совершенство и высокое качество изготовления и установки машины не гарантируют длительной и безаварийной ее работы. Дополнительными условиями являются грамотная техническая эксплуатация и целесообразная система ремонтов. Изменение эксплуатационных свойств в их взаимосвязи с износом зависит от типа машины. Возьмем для примера автомобиль. Износ цилиндров, поршневых колец и поршней, лакообразование в цилиндрах и износ клапанов ухудшают герметичность рабочего пространства, в результате чего снижается среднее индикаторное давление, что влечет за собой уменьшение мощности двигателя и увеличение удельного расхода горюче-смазочных материалов. С потерей мощности двигателя ухудшаются тяговые качества автомобиля - возрастает время и путь разгона, понижается предельная скорость движения на той или иной передаче. Износ деталей цилиндропоршневой группы, шатунных подшипников и деталей газораспределительного механизма приводит к усилению шума при работе двигателя. Увеличение зазоров в рулевом механизме, износ тормозных колодок и барабанов, тормозного кулака и шарнирных соединений тормозного привода ухудшают управляемость автомобиля и в связи с увеличением пути торможения понижают безопасность движения. Важной предпосылкой правильного использования и грамотной эксплуатации машины является наличие ее технического описания, правил технической эксплуатации, основных правил техники безопасности при обслуживании машины, альбома чертежей и карты смазки. Указанная документация составляется под непосредственным руководством конструктора на основании опыта эксплуатации подобных машин, результатов исследовательских работ, стендовых и эксплуатационных испытаний опытных образцов. Задачей технической эксплуатации машины является обеспечение ее исправного технического состояния и безаварийной работы при необходимой экономичности. Уровень технической эксплуатации машин определяется установкой их в надлежащем месте, рациональным использованием в соответствии с назначением, квалификацией обслуживающего персонала, постановкой ухода и технического надзора за машинами, организацией смазочного хозяйства [9]. Сданная в эксплуатацию машина или установка поступает в ведение лиц, управляющих ею и обслуживающих ее агрегаты. Для обеспечения должного уровня технической эксплуатации к самостоятельному управлению машинами и их техническому обслуживанию допускаются лица, пригодные к данной работе по состоянию здоровья, отлично изучившие машины данного типа и получившие соответствующие свидетельства. Во многих случаях к управлению машинами не допускаются лица, не достигшие 18 лет. Знание обслуживающим персоналом правил технической эксплуатации и технических инструкций должно систематически проверяться. Необходимые навыки в обращении с машиной вырабатываются у машиниста, станочника или оператора при длительной работе на ней. Поэтому к перестановке рабочего с машины на машину прибегают только при настоятельной необходимости. Для надзора за оборудованием действуют органы технического надзора. В зависимости от характера оборудования технический надзор бывает государственный и местный или только местный. Государственный надзор осуществляют такие организации как Госавтоинспекция, Госавиаинспекция, Госгортехнадзор, Морской регистр и др. Вообще, в функции технического надзора входит надзор за монтажом оборудования, техническим состоянием машин и оборудования, выполнением правил управления машинами, их обслуживании, контроль за сроками и качеством выполнения ремонта, за испытанием оборудования и за ведением технической документации. Органы Государственного технического надзора занимаются освидетельствованием, испытанием и разработкой норм проектирования машин и оборудования с точки зрения надежности работы и безопасности в обслуживании. Цель технического ухода и ремонта - поддерживать работоспособность машины. Но если технический уход представляет собой совокупность мероприятий, направленных на борьбу с износом, то задачей ремонта является ликвидация последствий износа. В одних отраслях народного хозяйства ремонт является элементом технической эксплуатации оборудования, в других он обособлен. На практике расходы на ремонт могут достигать очень большой величины, превышая в некоторых случаях стоимость машины в несколько раз. Иногда расходы на ремонт поглощают большую часть доходов, приносимых машиной, что делает эксплуатацию машины нерентабельной. В настоящее время ставится на очередь задача перехода на безремонтную эксплуатацию или ремонт без разборки машины. Под последним термином понимается: устранение капитальных ремонтов; - восстановление изношенных узлов трения без их разборки; - широкое использование диагностических средств с целью оценки фактического состояния машины; -перевод узлов трения машины на смазывание их металлоплакирующими смазочными материалами; - в некоторых случаях использование восстановительного ремонта и замена его комплектационным ремонтом, осуществляемым сменой износившихся деталей, узлов и агрегатов. Переход на безремонтную эксплуатацию является комплексной задачей. Решение этой задачи должно базироваться на следующем: переход от планово-предупредительной системы ремонта к ремонту по техническому состоянию; использование всевозможных методов повышения износостойкости трущихся деталей, основанных на эффекте безызносности (избирательном переносе при трении), включая конструктивные, технологические и эксплуатационные методы; использование в машине не изнашивающихся фиксирующих поверхностей трения, служащих при установке сменных деталей; - использование в машине агрегатного принципа, который допускает независимую смену изнашивающихся пар трения и узлов. Приведем некоторые термины, относящиеся к третьей части книги, взятые из работы П.И. Орлова [4]. Долговечность машины есть общее время, которое она может отработать на номинальном режиме в условиях нормальной эксплуатации без существенного снижения основных расчетных параметров, с учетом всех ремонтов при экономически обоснованной их суммарной стоимости. Долговечность в наибольшей степени определяется износостойкостью деталей. Ресурс долговечности - время работы машины в часах до первого капитального ремонта. Срок службы машины - это общая продолжительность пребывания ее в эксплуатации до полного исчерпания ресурса долговечности. Надежность техники - свойство техники в течение заданного времени сохранять работоспособность, находиться в исправном состоянии и выполнять установленные функции. Надежность техники является комплексным параметром, включающим такие показатели, как безотказность техники, долговечность ее работы, ремонтопригодность и сохраняемость свойств. Надежность техники зависит как от качества инженерного проекта и особенностей конструкции, так и от качества изготовления и эксплуатации техники. На стадии проектирования и конструирования особое значение для обеспечения надежности имеют уровень инженерных решений, учитывающих свойства применяемых физических объектов и конструкционных материалов, методы и средства защиты от вредных воздействий извне и т.п. Усложнение конструкций техники обычно снижает ее надежность. Степень надежности техники определяется уровнем применяемой технологии, качеством изготовления узлов и деталей, качеством сборки и контроля продукции. Надежность техники зависит от условий и интенсивности ее эксплуатации, качества проводимых профилактических работ и ремонтов, использования диагностических средств и т.д. [4]. В начальный период эксплуатации надежность техники обычно ниже среднего уровня, поскольку происходит приработка деталей, выявляются основные недостатки изготовления. Надежность техники снижается в конце предусмотренного периода эксплуатации, так как начинают сказываться старение и износ, усталость материала и т.п. Определяющую роль в обеспечении надежности техники играют уровень квалификации, деловые и нравственные качества разработчиков, изготовителей, пользователей техники, а также соблюдение ими трудовой и технологической дисциплины. В 1950-70-е гг. в связи с резким усложнением техники сформировалась комплексная отрасль науки, изучающая методы и приемы обеспечения надежности техники - теория надежности. Эта теория разрабатывает математические методы расчета и прогнозирования надежности техники, приемы обработки статистической информации, получаемой в ходе эксплуатации, разрабатывает структурные схемы устройств повышенной надежности. Недостаточная надежность приводит к снижению эффективности техники, росту сферы ее ремонта и обслуживания, к дополнительным расходам сил и средств. Качество продукции - совокупность технических, эксплуатационных, экономических и других свойств, обусловливающих ее пригодность для удовлетворения определенных потребностей. Требования к качеству продукции постоянно возрастают под влиянием развития науки и техники, совершенствования производства, непрерывного роста потребностей общества, а также в связи с значительным расширением международных экономических связей, углублением международной специализации и кооперации. К главным показателям качества продукции относятся экономичность, производительность, надежность, долговечность, материало- и энергоемкость машин и изделий. Качество характеризуется еще эргономическими, эстетическими и экологическими показателями [4]. Теория долговечности (следовательно и надежности) находится еще в стадии формирования; ее задачами являются [4]: - определение технически и экономически целесообразных лимитов долговечности; -разработка методов изучения эксплуатации машин (статистическая обработка эксплуатационной информации); - изучение эксплуатационных режимов и их влияния на долговечность машин; типизация спектров эксплуатационных режимов; -определение степени использования машин в эксплуатации и соотношения между долговечностью и сроком службы машин; диагностика причин изнашивания деталей и их разрушения; выявление наиболее изнашиваемых деталей, лимитирующих долговечность машины в целом; разработка методов стендовых и эксплуатационных испытаний машин, узлов и деталей на долговечность; прогноз эксплуатационной долговечности машин на основании стендовых испытаний; разработка объективных показателей долговечности выпускаемых машин. По мнению П.И. Орлова, многочисленность и разнородность факторов, влияющих на долговечность (технический уровень эксплуатации, колебания эксплуатационных режимов, качество изготовления и т.д.), неопределенность многих факторов (рассеивание характеристик прочности и износостойкости материалов, влияние региональных и климатических условий и т.п.) заставляют при определении долговечности прибегать к методам теории вероятности и математической статистики. Вследствие этого теория не дает однозначного ответа на вопрос об ожидаемой долговечности, ограничиваясь установлением функциональных зависимостей вероятности износа и разрушения от продолжительности и режимов эксплуатации (рис. 1) [4]. Теория может только установить, что вероятная продолжительность работы машины на данном режиме будет равна 7,2; 10,5 и 15 тыс. ч при вероятности разрушения соответственно 90,80 и 60 %, или установить вероятное число остающихся в эксплуатации машин (процент выживания) после определенных периодов работы [4]. Выводы основываются на изучении находящихся в эксплуатации машин выпуска прошлых лет и всегда запаздывают, по существу они не приложимы к машинам новых выпусков, подвергаемым конструктивным и технологическим усовершенствованиям.  Рис. 1. График вероятной долговечности:1 - вероятный срок службы (процент выживания); 2 - вероятность разрушений; 3- плотность вероятностей срока службы При прогнозе долговечности новых машин, являющемся насущной практической задачей, приходится базироваться на стендовые испытания машин (или вводимых в них новых узлов). Таким образом, одним из важнейших разделов теории долговечности является разработка методов ускоренных испытаний и корреляция результатов испытаний с эксплуатационными условиями. Теория долговечности, строящая выводы на статистических данных, в сущности, пригодна к изделиям массового производства и в гораздо меньшей степени - к изделиям мелкосерийного, тем более единичного выпуска. Вообще же, теория долговечности в описанной выше трактовке исходит из феноменологических позиций, оперируя цифрами достигнутой долговечности. Гораздо большее значение имеет разработка методов повышения долговечности. Здесь на первый план выдвигается задача изучения физических закономерностей разрушения, износа и повреждения деталей (в зависимости от вида нагружения, свойств материла, состояния поверхностей и т.д.). Задачи эти настолько дифференцированы и специфичны, что вложить их в рамки общей теории долговечности вряд ли возможно. Они решаются методами триботехники, теории прочности и, главным образом, целенаправленной конструкторской и технологической работой над повышением долговечности. Долговечность машины, как уже указывалось, определяется износостойкостью ее трущихся деталей. Постепенно развивающийся износ ведет к общему ухудшению показателей машины, снижению точности выполняемых ею операций, падению КПД, увеличению электропотребления и снижению полезной отдачи. С течением времени износ может перейти в катастрофическую стадию. Прогрессирующее повреждение поверхностей вызывает поломки и аварии (разрушение подшипников качения, выкрашивание зубьев зубчатых колес, заедание подшипников, поломка поршневых колец и т.п.). Долговечность машины можно искусственно продлить при помощи восстановительных ремонтов. В начальный период эксплуатации ремонтные расходы, как правило, невелики. Затем они скачкообразно возрастают по мере появления текущих и средних ремонтов и, наконец, достигают значительной величины, соизмеримой со стоимостью машины, когда машина подвергается капитальному ремонту. Перед сдачей в капитальный ремонт должен быть решен вопрос о целесообразности дальнейшей эксплуатации машины. Если оставить в стороне вопросы морального устаревания, то экономически целесообразным пределом эксплуатации надо, по-видимому, считать момент, когда предстоящие расходы на капитальный ремонт приблизятся к стоимости новой машины. Выгоднее приобрести новую машину, чем ремонтировать старую, тем более, что новые машины всегда превосходят по качеству машины, прошедшие ремонт, и тем более, что показатели новых машин в результате непрерывного технического прогресса всегда выше показателей старых машин. Вместе с тем, с течением времени закономерно снижается стоимость новых машин в связи с неуклонной интенсификацией и совершенствованием производственных процессов [4]. При решении вопроса о прекращении эксплуатации, кроме того должна быть учтена суммарная стоимость всех произведенных ранее ремонтов. В качестве ориентировочного правила можно считать, что суммарные затраты на ремонт за весь период службы машины не должны превышать ее стоимости [4]. Главным способом повышения износостойкости при абразивном износе является увеличение твердости трущихся поверхностей. Влияние поверхностной твердости на износостойкость поверхностей, подвергнутых действию абразива (корунд), показано на рис. 2. За единицу принята износостойкость поверхности с НУ 500 (НКС 48). Как видно из диаграммы, повышение твердости на каждые 500 единиц НУ увеличивает износостойкость в 10 раз. Условия опыта (абразивный износ) отличаются от реальных условий работы смазанных поверхностей в узлах трения машин. Тем не менее, по мнению П.И. Орлова, они дают представление об огромном влиянии твердости на износостойкость.  30 40 50 60 70HRC Рис. 2. Зависимость износостойкости деталей от поверхностной твердости (по Гудвину) Современная технология располагает эффективными средствами повышения поверхностной твердости: цементация и обработка ТВЧ (Я V500 - 600), азотирование (ЯК800 - 1200), бериллизация (ЯК 1000- 1200), диффузионное хромирование (ЯК 1200 - 1400), плазменная наплавка твердыми сплавами (ЯК1400 - 1600), борирование (НУ 1500 - 1800), бороцианирование (ЯК 1800 - 2000) [4]. Приведем еще один пример по упрочнению деталей цилиндров и поршневых колец. Испытания различных вариантов упрочнения деталей ЦПГ даны в табл. 1 [7]. Таблица 1 Результаты испытаний упрочненных деталей ЦПГ
| ||||||||||||||||||||||||
, мкм/км